[发明专利]微流体装置、微流体计量供给系统以及用于微流体测量和计量供给的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测流动参数的微流体装置，一种微流体计量供给（dosing）系统，一种用于检测通道内流体流的流动参数的方法和一种微流控地(microfluidically)计量供给流体的方法。特别地，本发明涉及一用于在一流体通道内计量供给微量流体（例如微量液体或气体）的微计量供给构思。

背景技术

在医疗技术领域中，需要足够精确地计量供给微量或微体积的流体(典型的是在纳升至微升的范围内)，并且还要求的能够依据测量技术监控这一精确的计量供给过程，同样在其他技术领域中也存在这种需求。

例如，微膜泵或微型隔膜泵在医疗技术领域中用于计量供给液体载体或药物载体，例如用于输液。目前在计量供给微体积量例如1nl(纳升)至100μl(微升)时，功能原理基于使一膜片偏斜的微膜泵通常无法达到足够的计量精度。使用微膜泵时，计量精度取决于例如泵体内的气泡、流体中的微粒、流体通道内的背压变化、温度变化和其他影响因素。

目前可以获得的微膜泵除了计量精度不足外，也没有可以在纳升至微升的范围内计量供给微量流体的计量供给和监测系统，尽管这种系统的实施方式可能很简单且因此很便宜。此外，易于实施的用于在纳升范围内最小的流量包的流量传感器到目前为止还是不可用的，或者说它们不具备许多用途上所需的精确度，要么就是集成在微计量供给系统中的成本太高。在医疗技术中，除上文提到的药物计量供给以外，也需要可靠且精确的计量供给和/或微量计量供给监测，这在很多其他的应用领域中也同样需要。在实验室技术中使用液体直接转移装置为燃料电池中的液体燃料(例如DMFC中的甲醇，DMFC=直接甲醇燃料电池)或利用油润滑轴承的形式的润滑油的计量供给是这一方面的典型例子。

发明内容

本文中参考了例如国际公布文本WO01/84091A1中一带有液位测量和计量供给系统、撤回系统和计量供给/撤回的结合系统的液体容器和科学出版物生物医学工程高等专科学校吕贝克脉冲中心的Bodo Nestler等人的Dosierung und Messung kleiner  als Voraussetzung für die Realisierung eines implantierbaren Mikroinfusionssystems”(Dosing and measuring small volumes streams as a requirement for realizing an implantable microinfusion system)，Zentrum für Biomedizintechnik der FH Lübeck in Impulse(10)，2005：ISSN1618-5528，第65-73页。

与现有技术不同的是，本发明的目的是提供一尽可能简单的构思，用于可靠且精确地计量供给微流体量或流体体积并用于监测这一计量供给的过程，即使使用了微泵也是适用的，而使用微泵计量供给流体通常是不准确的。

这一目的通过根据权利要求1所述的一种用于检测流动参数的微流体装置、根据权利要求34所述的一种微流体计量供给系统、根据权利要求44所述的一种检测流动参数的方法和根据权利要求45所述的一种微流控地计量供给流体的方法实现。

本发明基于这样一种发现：用于精确计量供给流体（典型的是在纳升范围内）的流体流动参数的精确微流体检测以及相应的计量供给检测可以以相对简易的方式来实施和实现，即通过在一流动路径(通道)内向第二流体(第二流动介质)精确添加第一流体(第一流动介质)。两流体都具有相互之间不会立即混合、反应或溶解的特性。这样的流体对有，例如，空气与水或油与水。由于通道的横截面尺寸是选定的，这样通道内第一和第二流体之间的流体界面（fluid interface）形成于填充有第一流体的通道段和填充有第二流体的相邻通道段之间，所述流体界面在整个通道截面上延伸，然后可以以一相对简单的方式通过多种不同的检测方法监测流体通道内的流体流。

根据本发明，第一和第二流体相互之间不同的导电性、不同的电介导电性(介电常数)、不同的磁导率(导磁性)、不同的光透过性或不同的光反射率可通过一检测装置检测到以便从其确定必要的流动参数，以流速、流量、流向、流体传递或传递时间和/或通道内第一或第二流体的填充量的形式监测计量供给和控制计量供给。